3.3 Проектування друкованої плати

Передбачає вирішення трьох основних задач:

а) компоновка плат;

б) розрахунок параметрів друкованого монтажу;

в) розробка та оформлення конструкторських документів.

3.3.1 Вибір методу виготовлення плати.

Методи виготовлення друкованих плат поділяються на три основні групи:

- субтрактивні;

- напівадитивні;

- адитивні.

Субтрактивні методи. Засновані на травленні фольгованого діелектрика. Найширше застосування мають хімічний негативний та комбінований позитивний методи. Первинною заготовкою їх є фольгований діелектрик з товщиною фольги (h_ф) переважно 35 або 50 мкм.

1 Хімічний негативний.

Фоторезистом захищають від травлення друковані доріжки, а в місцях, де їх не повинно бути, фольгу стравлюють; наносять захисну лакову маску з вікнами для контактних майданчиків. Для односторонніх друкованих плат, внутрішніх шарів багатошарових, гнучких друкованих шлейфів. Має точну геометрію провідників, високу продуктивність, високу адгезію, але низьку щільність монтажу і низьку надійність пайок, тому не придатний для жорстких умов експлуатації. Для запобігання відшарування контактних майданчиків при цьому методі всі ЕРЕ ставлять впритул до плати. Це інколи вимагає ізоляційних прокладок, призводить до скупчення пилу та вологи під корпусами ЕРЕ. Цей метод добре освоєний на виробництві.

2 Комбінований позитивний.

Фоторезистом захищають прогалини. Потім на всю поверхню плати наносять лакову оболонку, свердлять монтажні отвори і виконують хімічне міднення (в декілька мікрон). Хімреактивом знімається лакова оболонка, а з нею – мідь (крім того шару, що осів на стінках отворів, бо під ним немає лаку). Далі в гальванічній ванні нарощують мідь в отворах і на незахищених фоторезистом місцях фольги. Потім на провідники та контактні майданчики наносять захисний шар металу і усувають фоторезист з незахищених місць (прогалин). Оголений шар фольги стравлюють. Таким чином, метод поєднує хімічний метод металізації отворів та гальванохімічний метод металізації отворів. Метод є основним при виготовленні двосторонніх друкованих плат. Застосовують його для багатошарових ДП з діелектриком, що травиться, для односторонніх ДП з підвищеними вимогами до надійності. ЕРЕ можна встановлювати з щілиною між поверхнею ЕРЕ та поверхнею плати. Дорожчий від хімічного.

Недоліками субтрактивних методів є неможливість отримати провідники вужче 150мкм, а також великі відходи міді при травленні.

Напівадитивні (гальванохімічні) методи.

Заготовкою є нефольгований діелектрик. Його поверхню підтравлюють для підвищеної адгезії. Свердлять отвори. Виконують суцільне хімічне міднення товщиною біля 5 мкм. Потім фарбою захищають прогалини і в гальванічній ванні нарощують мідь у відкритих місцях до потрібної товщини. Усувають захисний рисунок та стравлюють тонкий технологічний шар міді на прогалинах (при цьому слід ретельно дотримуватись розрахованого часу травлення, оскільки одночасно стравлюється і поверхня провідників). Метод забезпечує роздільну здатність 0,1- 0,2 мм, дає економію міді і травників, але вимагає великих діаметрів отворів (d₀/H_пл1/2) і активізації поверхні провідника. Дорогий, застосовується в основному в комбінації з хімічний.

Адитивні методи.

Заготовкою є нефольгований діелектрик. Його поверхню покривають шаром адгезиву товщиною 50 мкм. Свердлять отвори. Каталізатором наносять рисунок монтажу. Покривають розчином солі металу: при контактуванні з каталізатором (SnCl₂, PdCl₂) метал відновлюється і осідає на платі. Товщина провідників у цих методів – 5-20 мкм. Це дозволяє зменшити ширину провідників і зазорини між ними (якщо дозволяють електричні режими), тобто, підвищити щільність монтажу. Невеликі витрати міді. Однорідність структури, чистота міді, висока продуктивність, мало браку, малі отвори (d₀/H_пл1/5). Проблемою є забезпечення високої адгезії. Недоліки – мала швидкість і складність контролю за процесом металізації. Непридатний для дрібносерійного виробництва.

Для виготовлення друкованої плати даного пристрою вибирається субтрактивний хімічний негативний метод.

На фольгований діелектрик наноситься фоторезист, на який потім контактним методом експонується з негативу зображення доріжок та контактних майданчиків. Після проявлення та задублення фоторезисту, він залишається у твердому стані на тих ділянках плати, де повинні бути контактні майданчики та з'єднуючі доріжки. На незахищених ділянках під час проявлення та задублення фоторезист розчиняється та змивається, і ці дільниці плати оголюються, залишаючи відкриту фольгу, а на місцях майбутніх з'єднань залишається шар твердого, нерозчинного фоторезисту, який захищає майбутні провідники та контактні майданчики від стравлювання. Після цього плати занурюють у ванни з травильним розчином (хлорне залізо, персульфат амонію чи хлорна мідь), де фольга стравлюється з незахищених фоторезистом місць і таким чином створюється малюнок комутації на платі, після чого залишки фоторезисту видаляються за допомогою спеціальних розчинників. Цей метод виготовлення використовується для односторонніх плат побутової РЕА і забезпечує високу продуктивність, достатню точність, добру адгезію провідників та добре засвоєний на виробництві, що сприяє його використанню при невеликій щільності монтажу для простої апаратури.